القائمة الرئيسية

الصفحات

 

حساب شدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه



شرح نصي لموضوع التيار الكهربائي

س: ما هو " التيار الكهربي " ؟ 

التيار الكهربي هو سيل من الإلكترونات الحرة , أي عدد من الإلكترونات الحرة تتدفق في الموصل .

وللتوضيح , فإن التيار الكهربي , كأي تيار آخر , مثل تيار المياه المتدفق من الخرطوم , فلفط " تيار " يطلق على عملية تحرك وتدفق شيء ما , وفي حالة التيار الكهربي , يكون هذا الشيئ هو الإلكترونات الحرة . 

وتتم هذه العملية بإنتقال إلكترون من ذرة إلى الذرة التي يليها , فتصبح الذرة الأولى موجبة والثانية سالبة , فتقوم الذرة السالبة بطرد أحد الإلكترونات من الذرة الثالثة وتحل محله , وتقوم الذرة الأولى الموجبة بجذب إلكترون سالب من الذرة المجاورة وهكذا .

تعريف التيار وشدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه



ولزيادة التبسيط , دعنا نتخيل المادة الموصلة كأنبوب به كرات صغيرة , حيث تعتبر هذه الكرات الصغيرة الإلكترونات الحرة , فإذا كان الأنبوب مفتوح من الناحيتين , وقمنا بإدخال كرة من أحد الأطراف , فإنها ستزيح كره تلو الأخرى , وتدخل الأنبوب , فيعود الأنبوب كما هو عليه .
تيار كهربائي

ولكن من أين ستأتي تلك الكرات الأخرى ؟ أي من أين ستأتي تلك الإلكترونات الإضافية؟ 
الإجابة هي , أنها ستأتي مما يعرف بمصدر التيار , وسوف يتم شرحه فيما بعد .

شدة التيار الكهربي 

دعنا نعود إلى التشبيه الذي قد ذكرناه عن التيار الكهربي , حينما قلنا أنه كالماء الذي يتدفق من خرطوم المياه , حسنا , مجرد عملية التدفق هذه " وبأي شده " تسمى تيارا , ولكن , ما هو الفرق بين تدفق وتدفق آخر للمياه؟ 

الفرق هو في كمية المياة التي سنحصل عليها في كل وحدة زمن , ولتكن الثانية . 

كذلك , فإن شدة التيار الكهربي , يقصد بها , كمية الشحنة الكهربية التي يعطيها ذلك التيار ( ذلك التدفق ) في الثانية الواحدة . 

هل يقصد من كمية الشحنة الكهربية , عدد الإلكترونات ؟ 

نعم , فالتيار الكهربي كما ذكرنا هو سيل من الإلكترونات الحرة , والإلكترونات هي عبارة عن شحنات سالبة , ولكن وجد أن شحنة الإلكترون تعتبر صغيرة جدا في القياسات , ولذلك تم إختراع وحدة قياس أخرى للشحنة تسمى " الكولوم" , وهي عدد (كمية) من الإلكترونات مع بعضهم البعض . 
يرمز للتيار الكهربي بالرمز i , وطبقا لتعريف شدة التيار الكهربي فإنه "كمية الشحنة الكهربية ( عدد الكولوم ) التي يعطيها ذلك التيار في الثانية الواحده" . 
إذا فمعادلة شدة التيار تكون :  
i=Q/t
حيث أن i هو , التيار الكهربي 
t هو , الزمن بالثانية 
Q هو , الشحنة بالكولوم , واحد كولوم شحنة تساوي 1.6×1810 شحنة إلكترون . 

إذا من المعادلة , نجد أن وحدة قياس شدة التيار الكهربي هي " الكولوم / ثانية " وهو ما يطلق عليه إسم "الأمبير" A 
س : إذا قيل لك أن موصل ما يمر به تيار كهربي شدته 1 أمبير , فما معنى هذا ؟
هذا يعني أنه إذا تم حساب كمية الشحنة التي تمر من مقطع هذا السلك في ثانية واحدة , فإنها سوف تساوي واحد كولوم , أي أنه يمر في كل ثانية 6.24 × 1810
 إلكترون من مقطع هذا السلك .
وإذا كانت قيمة شدة التيار 2 أمبير مثلا , فإن هذا يعني أنه في كل ثانية تمر شحنة قدرها 2 كولوم من مقطع هذا السلك , أي يمر في كل ثانية 
1.248 × 1910 إلكترون (1.248 × 1910  إلكترون ) وهكذا

كيف نشير إلى إتجاه مرور التيار الكهربي ؟ 

مرور التيار الكهربي يعني مرور الشحنات السالبة في إتجاه , ويقابله مرور للشحنات الموجبة في الإتجاه المعاكس , فإذا كانت الإلكترونات تمر من اليسار إلى اليمين , فإن البروتونات تمر من اليمين إلى اليسار , وبالعكس , مع ملاحظة أن البروتونات لا تتحرك من مكانها , ولكن إنتقال الإلكترونات يظهر البروتونات على أنها تتحرك , ولكن يقال مجازا أن البروتونات تمر في الإتجاه المعاكس , وفي بعض الأحيان يطلق على الشحنة الموجبة ( البروتون ) لفظ " الفجوة الموجبة " .

تستخدم بعض المراجع الكهربية إتجاه مرور الإلكترونات على أنه إتجاه مرور التيار , ولكن في أغلب المراجع يستخدم إتجاه مرور الفجوات على أنه إتجاه التيار الكهربي , ويسمى في تلك الحالة " الإتجاه الإصطلاحي " 

أو " The conventional direction"

تعريف التيار وشدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه

ملاحظة هامة : هنالك فرق بين حركة الإلكترونات في التيار المتردد عن التيار المستمر ، حيث أن التيار المتردد يسبب حركة إهتزازية للإلكترونات ، بينما التيار المستمر يسبب حركة إنتقالية للإلكترونات في الموصل
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 

هل اعجبك الموضوع :
author-img
معلم لمادة الفيزياء ـ ماجستير تكنولوجيا التعليم، أهتم بالفيزياء والرياضيات وتوظيف تكنولوجيا التعليم في العملية التعليمية، بما في ذلك التدوين والنشر لدروس وكتب الفيزياء والرياضيات والبرامج والتطبيقات المتعلقة بهما، وتصميم وإنتاج البرمجيات التعليمية.

تعليقات

التنقل السريع